JP4471095B2 - Branch power drawing structure - Google Patents
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Description
本発明は、超電導ケーブルから分岐して電力を取り出す分岐電力の引き出し構造に関するものである。特に、交流超電導ケーブルの接続部から分岐電力を引き出す分岐電力の引き出し構造に関するものである。 The present invention relates to a branch power drawing structure for branching from a superconducting cable to extract power. In particular, the present invention relates to a branch power extraction structure that extracts branch power from a connection portion of an AC superconducting cable.
複数のケーブルコアを一括にした多芯一括型の多相超電導ケーブルが提案されている(例えば特許文献1)。図1は、三心一括型の三相超電導ケーブルの断面図である。この超電導ケーブル100は、3本のケーブルコア110を断熱管120内に撚り合わせて収納させた構成である。
A multi-core batch type multi-phase superconducting cable in which a plurality of cable cores are integrated has been proposed (for example, Patent Document 1). FIG. 1 is a cross-sectional view of a three-core superconducting cable of a three-core type. The
断熱管120は、内管121と外管122とからなる二重管の間に断熱材(図示せず)が配置され、かつ二重管内が真空引きされた構成である。各ケーブルコア110は、中心から順にフォーマ10、導体層20、絶縁層30、シールド層40、保護層50を具えている。導体層20は、フォーマ10上に超電導線材を多層に螺旋状に巻回して構成される。絶縁層30は半合成絶縁紙を巻回して構成される。シールド層40は、絶縁層30上に導体層20と同様の超電導線材を螺旋状に巻回して構成される。
The
一方、このような超電導ケーブルを運転するには、各種センサー、監視装置、補助冷凍機、補助ポンプ、補助真空ポンプ等の周辺機器が利用されている。これらの周辺機器は、通常、洞道やマンホールに配され、その駆動には電源が必要となる。 On the other hand, peripheral devices such as various sensors, monitoring devices, auxiliary refrigerators, auxiliary pumps, and auxiliary vacuum pumps are used to operate such superconducting cables. These peripheral devices are usually arranged in a cave or a manhole, and a power source is required to drive them.
しかし、従来の超電導ケーブルに関する技術では、この周辺機器用の電源を安定かつ容易に提供する適切な手段が構築されていなかった。 However, in the conventional technology relating to the superconducting cable, an appropriate means for stably and easily providing the power supply for the peripheral device has not been established.
この周辺機器を駆動する電源として、超電導ケーブルの電力とは独立する系統から電力を供給して周辺機器を駆動することが考えられる。しかし、この独立した電源からの電力が喪失した場合、超電導ケーブルによる送電停止や周辺機器による監視不能といった状態を回避する対策が別途求められる。 As a power source for driving this peripheral device, it is conceivable to drive the peripheral device by supplying power from a system independent of the power of the superconducting cable. However, when the power from this independent power source is lost, a countermeasure is separately required to avoid a situation where power transmission is stopped by the superconducting cable and monitoring by peripheral devices is impossible.
一方、超電導ケーブルの送電電力を利用して周辺機器を駆動することも考えられる。その一手段として、誘導結合を利用して、超電導ケーブルから電力を取り出すことが挙げられる。しかし、超電導ケーブルの場合は、漏れ磁場をなくすためにシールド層に超電導線材を用いている。このシールド層40には、定常時、導体層20に流れる電流と逆向きでほぼ同じ大きさの電流が誘起される。この誘導電流により生じる磁場にて、導体層20から生じる磁場を打ち消し合い、ケーブルコア110の外部への漏れ磁場をほぼゼロにしている。そのため、超電導ケーブルの断熱管120の外側からでは誘導結合により電力を取り出すことができない。
On the other hand, it is conceivable to drive peripheral devices using the transmission power of the superconducting cable. One means is to extract power from the superconducting cable using inductive coupling. However, in the case of a superconducting cable, a superconducting wire is used for the shield layer in order to eliminate the leakage magnetic field. In the
従って、本発明の主目的は、シールド層を有する超電導ケーブルから分岐電力を引き出すことが可能な分岐電力の引き出し構造を提供することにある。 Accordingly, a main object of the present invention is to provide a branch power drawing structure capable of drawing branch power from a superconducting cable having a shield layer.
本発明は、超電導ケーブルの接続部において、超電導導体層の電流による磁界とシールド層の電流による磁界とが相殺されない分離箇所から電磁誘導により分岐電力を引き出すことで上記の目的を達成する。 The present invention achieves the above-mentioned object by extracting branch power by electromagnetic induction from a separation point where the magnetic field due to the current of the superconducting conductor layer and the magnetic field due to the current of the shield layer are not canceled at the connection portion of the superconducting cable.
本発明分岐電力の引き出し構造は、超電導導体層とシールド層とを有する交流超電導ケーブルの接続部から電力を取り出す分岐電力の引き出し構造である。この引き出し構造は、前記接続部において前記超電導導体層とシールド層とが同軸状となっていない分離箇所を有する。また、この分離箇所を冷媒に浸漬する冷媒槽と、冷媒槽を覆う真空槽とを具える。そして、前記分離箇所に誘導結合されて、電力を超電導ケーブルから分岐して取り出す誘導結合手段とを有することを特徴とする。 The branch power drawing structure of the present invention is a branch power drawing structure for drawing power from a connection portion of an AC superconducting cable having a superconducting conductor layer and a shield layer. In this connection structure, the superconducting conductor layer and the shield layer have a separation portion that is not coaxial in the connection portion. In addition, a refrigerant tank that immerses the separation portion in the refrigerant and a vacuum tank that covers the refrigerant tank are provided. And it has the inductive coupling means inductively coupled to the said isolation | separation location, and branching out electric power from a superconducting cable, It is characterized by the above-mentioned.
超電導ケーブル線路のうち、通常、接続部では超電導ケーブルを構成する各層が段剥ぎされるため、超電導導体層の外側をシールド層が覆っていない箇所、つまり超電導導体層とシールド層とが非同軸状に配された分離箇所が形成される。この分離箇所は、超電導導体層の電流による磁場とシールド層の電流による磁場とが相殺し合うことがないため、これら磁場のいずれかの磁場を利用して誘導結合により電力を接続部から分岐して取り出すことができる。 Of the superconducting cable line, each layer that constitutes the superconducting cable is usually stripped at the connection part, so the part where the shield layer does not cover the outside of the superconducting conductor layer, that is, the superconducting conductor layer and the shield layer are non-coaxial. Separation points arranged in are formed. In this separation point, since the magnetic field due to the current of the superconducting conductor layer and the magnetic field due to the current of the shield layer do not cancel each other, the power is branched from the connection portion by inductive coupling using one of these magnetic fields. Can be taken out.
本発明引き出し構造に用いられる超電導ケーブルは、代表的には断熱管内に単心または多心のコアが収納された構造を有する。このコアは、中心から順にフォーマ、超電導線材、絶縁層、シールド層を有する。一方、断熱管は、一般に内管と外管との間に真空層を有する二重管構造の断熱管が利用される。 The superconducting cable used in the drawer structure of the present invention typically has a structure in which a single-core or multi-core is housed in a heat insulating tube. The core has a former, a superconducting wire, an insulating layer, and a shield layer in order from the center. On the other hand, as the heat insulating tube, a heat insulating tube having a double tube structure having a vacuum layer between the inner tube and the outer tube is generally used.
また、本発明引き出し構造に用いられる超電導ケーブルの接続部には、中間接続部はもちろん、終端接続部も含まれる。 Further, the connection part of the superconducting cable used in the drawer structure of the present invention includes not only the intermediate connection part but also the terminal connection part.
中間接続部の場合、代表的な構成としては、3相一括超電導ケーブル用の接続部が挙げられる。この接続部では、3相のコア同士を突き合わせ、各コアにおけるシールド層を部分的に剥ぎ取って絶縁層および超電導導体層を露出する。この超電導導体層同士を接続し、その接続箇所の周囲に絶縁被覆部を形成する。一方、シールド層は突き合わせたコア同士あるいは隣接する各相のコア同士で接続する。この絶縁被覆部およびシールド接続部を冷媒槽で取り囲んで冷媒中に浸漬する。そして、冷媒槽の周囲を真空槽で覆って、冷媒槽と真空槽との間を真空に形成して中間接続部を形成する。 In the case of the intermediate connection portion, a typical configuration includes a connection portion for a three-phase collective superconducting cable. In this connecting portion, the three-phase cores are brought into contact with each other, and the shield layer in each core is partially peeled off to expose the insulating layer and the superconducting conductor layer. The superconducting conductor layers are connected to each other, and an insulating coating portion is formed around the connection portion. On the other hand, the shield layers are connected to each other between butted cores or cores of adjacent phases. The insulation coating portion and the shield connection portion are surrounded by a refrigerant tank and immersed in the refrigerant. Then, the periphery of the refrigerant tank is covered with a vacuum tank, and a vacuum is formed between the refrigerant tank and the vacuum tank to form an intermediate connection portion.
終端接続部の場合、代表的には、冷媒槽を真空槽で覆った終端接続箱を有し、水平方向に沿った超電導ケーブルの端部側を冷媒槽内に導入し、垂直方向に沿った引き出し棒の一端を冷媒槽内に導入すると共に他端を真空槽外に引き出して、引き出し棒の一端と超電導ケーブルの端部側とを冷媒槽内で直接または間接に接続した構成である。引き出し棒には、例えば、銅やアルミニウムなどで構成された導体部と、導体部の外側を覆うFRP製などの絶縁ブッシングとから構成したものが利用できる。 In the case of the terminal connection part, typically, it has a terminal connection box in which the refrigerant tank is covered with a vacuum tank, the end of the superconducting cable along the horizontal direction is introduced into the refrigerant tank, and the vertical connection direction is One end of the draw bar is introduced into the refrigerant tank and the other end is drawn out of the vacuum tank, and one end of the draw bar and the end portion side of the superconducting cable are connected directly or indirectly in the refrigerant tank. As the lead bar, for example, a lead bar composed of a conductor part made of copper or aluminum and an insulating bushing made of FRP covering the outside of the conductor part can be used.
さらに、多相ケーブルコアを有する超電導ケーブルの接続部の場合、各コアごとに冷媒槽や真空槽を分岐しても良い。例えば、3相のコアを有する超電導ケーブルの場合、冷媒槽だけを分岐して真空槽は全相を一括収納する構成とすることが考えられる。すなわち、接続部には複数の超電導ケーブルが収容されている。冷媒槽には各超電導ケーブルごとに分岐して分離箇所を収納する冷媒分岐部を設け、真空槽は全冷媒分岐部を一括して覆うように構成する。そして、誘導結合手段は冷媒分岐部の分離箇所に形成する。 Furthermore, in the case of the connection part of the superconducting cable which has a multiphase cable core, you may branch a refrigerant tank and a vacuum tank for every core. For example, in the case of a superconducting cable having a three-phase core, it can be considered that only the refrigerant tank is branched and the vacuum tank accommodates all phases at once. That is, a plurality of superconducting cables are accommodated in the connection portion. The refrigerant tank is provided with a refrigerant branch portion that branches for each superconducting cable and accommodates the separation portion, and the vacuum tank is configured to cover all the refrigerant branch portions collectively. And an inductive coupling means is formed in the separation part of a refrigerant branch part.
その他、多相のコアを有する超電導ケーブルの場合、冷媒槽と真空槽の両方を分岐した構成とすることも考えられる。すなわち、接続部には複数の超電導ケーブルが収容されている。冷媒槽は各超電導ケーブルごとに分岐して分離箇所を収納する冷媒分岐部を有する。真空槽は冷媒分岐部ごとに冷媒槽を覆う真空分岐部を有する。そして、誘導結合手段は真空分岐部の分離箇所に形成する。 In addition, in the case of a superconducting cable having a multi-phase core, a configuration in which both the refrigerant tank and the vacuum tank are branched may be considered. That is, a plurality of superconducting cables are accommodated in the connection portion. The refrigerant tank has a refrigerant branch portion that branches for each superconducting cable and accommodates the separation portion. A vacuum tank has a vacuum branch part which covers a refrigerant tank for every refrigerant | coolant branch part. And the inductive coupling means is formed at the separation location of the vacuum branching portion.
一方、単心超電導ケーブルを複数心並列した超電導ケーブルにおいては、各単心ケーブルの各々に形成された個別接続部を並列させ、この並列した個別接続部同士を連結した接続部から分岐電力の引き出しを行うことが好適である。すなわち、接続部は、複数の単心超電導ケーブルの各々に形成された個別接続部と、隣接する個別接続部同士の間で、各超電導ケーブルのシールド層を互いに短絡させる短絡部とを有する。そして、記誘導結合手段は、この短絡部を分離箇所として設ける。 On the other hand, in the case of a superconducting cable in which a plurality of single-core superconducting cables are arranged in parallel, the individual connection portions formed in each single-core cable are arranged in parallel, and branch power is drawn from the connection portion connecting the parallel individual connection portions. Is preferably performed. In other words, the connection portion includes an individual connection portion formed in each of the plurality of single-core superconducting cables and a short-circuit portion that short-circuits the shield layers of the respective superconducting cables between adjacent individual connection portions. The inductive coupling means provides this short-circuit portion as a separation location.
以上のような各接続部において、誘導結合手段は、冷媒槽内、冷媒槽の外側で真空槽の内側、真空槽の外側の少なくとも一箇所に設ければよい。通常、超電導ケーブルのコアにおけるシールド層を剥離した箇所は、絶縁層が存在して径が大きいため、コアから分離されたシールド層のみからなる箇所に誘導結合手段を設けることが好ましい。 In each of the connecting portions as described above, the inductive coupling means may be provided in at least one place in the refrigerant tank, outside the refrigerant tank, inside the vacuum tank, and outside the vacuum tank. Usually, the portion where the shield layer is peeled off from the core of the superconducting cable has an insulating layer and a large diameter. Therefore, it is preferable to provide inductive coupling means at a portion consisting only of the shield layer separated from the core.
誘導結合手段の具体例としては、リング状の鉄心と、この鉄心に巻き付けた導線からなるコイル体とで構成したものが挙げられる。このリング状の鉄心を分離箇所の外周に配置すればよい。 A specific example of the inductive coupling means includes a ring-shaped iron core and a coil body made of a conductive wire wound around the iron core. What is necessary is just to arrange | position this ring-shaped iron core in the outer periphery of a separation location.
誘導結合手段を設ける分離箇所の具体例としては、接続部において、次の箇所とすることが挙げられる。 As a specific example of the separation location where the inductive coupling means is provided, the following location may be used in the connection portion.
(1)コアのうちシールド層で覆われていない箇所
(2)複数相のコアを有する場合、各相の超電導導体層の接続箇所の近傍で他相のコアにおけるシールド層同士を短絡したシールド短絡部
(3)一対のコアを突き合わせて超電導導体層を接続し、この接続箇所に並列して両コアのシールド層同士を接続したシールド接続箇所
(1) Locations of the core that are not covered by the shield layer
(2) In the case of having a multi-phase core, the shield short-circuit part in which the shield layers in the cores of the other phases are short-circuited in the vicinity of the connection portion of the superconducting conductor layer of each phase
(3) A shield connection location where a pair of cores are butted together and a superconducting conductor layer is connected, and the shield layers of both cores are connected in parallel to this connection location
誘導結合手段には超電導ケーブルに流れる交流の磁界により誘導電流が生成される。この生成された電流は、例えばリード線を介して接続部の外部に引き出される。このリード線は、誘導結合手段が冷媒槽内に配されている場合は、冷媒槽と真空槽を通って、誘導結合手段が冷媒槽の外側で真空槽の内側に配されている場合は真空槽を通って接続部の外部に引き出される。その際、冷媒槽あるいは真空槽におけるリード線の貫通箇所は、ハーメチックシールなどでシールすることが好ましい。 In the inductive coupling means, an induced current is generated by an alternating magnetic field flowing through the superconducting cable. The generated current is drawn to the outside of the connection portion through, for example, a lead wire. This lead wire passes through the refrigerant tank and the vacuum tank when the inductive coupling means is arranged in the refrigerant tank, and is vacuumed when the inductive coupling means is arranged outside the refrigerant tank and inside the vacuum tank. It is drawn out of the connection through the tank. In that case, it is preferable to seal the penetration part of the lead wire in the refrigerant tank or the vacuum tank with a hermetic seal or the like.
そして、誘導結合手段には、この結合手段から取り出した電力により運転される超電導ケーブル用の周辺機器を接続することが好ましい。例えば、前記リード線を超電導ケーブルの周辺機器に接続し、誘導結合手段からの電力を周辺機器の作動に利用する。周辺機器には、各種センサー、監視装置、補助冷凍機、補助ポンプ、補助真空ポンプ等が挙げられる。 The inductive coupling means is preferably connected with a peripheral device for a superconducting cable that is operated by the electric power extracted from the coupling means. For example, the lead wire is connected to the peripheral device of the superconducting cable, and the power from the inductive coupling means is used for the operation of the peripheral device. Peripheral devices include various sensors, monitoring devices, auxiliary refrigerators, auxiliary pumps, auxiliary vacuum pumps, and the like.
本発明分岐電力の引き出し構造は、超電導ケーブルの接続部において、超電導導体層の電流による磁界とシールド層の電流による磁界とが相殺されない分離箇所から電磁誘導により分岐電力を引き出すことができる。特に、超電導ケーブルは、従来の常電導ケーブルに比べて低電圧・大電流となるため、分岐電力の引き出しに利用するには好適である。 According to the branching power drawing structure of the present invention, branching power can be drawn out by electromagnetic induction from a separation point where the magnetic field due to the current in the superconducting conductor layer and the magnetic field due to the current in the shield layer are not canceled at the connection portion of the superconducting cable. In particular, the superconducting cable has a lower voltage and a larger current than the conventional normal conducting cable, and thus is suitable for use in extracting branch power.
超電導ケーブルから引き出した分岐電力により、各種センサー、監視装置、補助冷凍機、補助ポンプ、補助真空ポンプ等の周辺機器を駆動することができる。 Peripheral devices such as various sensors, monitoring devices, auxiliary refrigerators, auxiliary pumps and auxiliary vacuum pumps can be driven by the branch power drawn from the superconducting cable.
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
(超電導ケーブル)
まず、本発明分岐電力の引き出し構造の説明に先だって、同構造に用いる超電導ケーブルの構成を説明する。
(Superconducting cable)
First, prior to the description of the branched power drawing structure of the present invention, the configuration of a superconducting cable used in the structure will be described.
図1は3心一括型超電導ケーブルの断面図である。このケーブル100は3心のコア110を断熱管120内に収納した構成を有する。1回線のケーブルは3相で構成され、各相に1心のコアが対応する。各コア110は、中心から順に、フォーマ10、超電導導体層(導体層)20、絶縁層30、シールド層40、保護層50を有している。これらの各層のうち、導体層20とシールド層40に超電導線材が用いられる。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a three-core collective superconducting cable. This
<フォーマ>
フォーマ10には、金属線を撚り合わせた中実のものや、金属パイプを用いた中空のものが利用できる。中実のフォーマの一例としては、複数の銅素線を撚り合わせたものが挙げられる。撚り線構造のフォーマとすることで、交流損失の低減と過電流での温度上昇抑制を同時に実現できる。一方、中空のフォーマを用いた場合、その内部を冷媒の流路にすることができる。
<Former>
The former 10 can be a solid one formed by twisting metal wires or a hollow one using a metal pipe. An example of a solid former is a twisted pair of copper strands. By using a former with a stranded wire structure, it is possible to simultaneously reduce AC loss and suppress temperature rise due to overcurrent. On the other hand, when a hollow former is used, the inside thereof can be used as a refrigerant flow path.
<導体層>
導体層20には、複数本の酸化物高温超電導フィラメントを銀シースで被覆したテープ線材が好適である。ここではBi2223系テープ線材を用いた。このテープ線材をフォーマの上に多層に巻回して導体層20を構成する。この導体層20は、各層で超電導線材の撚りピッチが異なっている。加えて、各層ごと又は複数層ごとに巻き方向を変えることで、各層に流れる電流の均流化を図ることができる。
<Conductor layer>
The
<絶縁層>
導体層20の外周には絶縁層30が形成される。この絶縁層30は、例えばクラフト紙とポリプロピレンなどの樹脂フィルムとを重ね合わせたもの(住友電気工業株式会社製PPLP:登録商標)などを用い、導体層20の外周に巻回して構成することができる。
<Insulating layer>
An insulating
<シールド層>
交流用の超電導ケーブルでは、絶縁層30の外側に磁気をシールドするためのシールド層40を設ける。シールド層40は、絶縁層30の外側に導体層20に用いたものと同様の超電導線材を巻回して形成される。このシールド層40に導体層20とほぼ同じ大きさで逆方向の電流が誘導されることで外部への磁界の発生をキャンセルすることができる。
<Shield layer>
In an AC superconducting cable, a
<保護層>
さらにシールド層40の上には保護層50が形成されている。この保護層50は、シールド層40よりも内側の構造を機械的に保護するもので、シールド層40上にクラフト紙や布テープを巻きつけることで形成される。
<Protective layer>
Further, a
<断熱管>
断熱管120は、コルゲート内管121とコルゲート外管122とを有する二重管構造である。通常、コルゲート内管121とコルゲート外管122との間は空間が形成され、その空間は真空引きされている。真空引きされる空間内には、スーパーインシュレーション(商品名)が配置され、輻射熱の反射が行なわれる。そして、コルゲート外管の上には、ポリ塩化ビニル等による防食層123が形成されている。
<Insulated pipe>
The
(実施例1)
上記の超電導ケーブルの中間接続部から周辺機器の電源として分岐電力を引き出す構造を図2に基づいて説明する。図2は、この接続部の概略構成を示す模式図である。この図では説明の便宜上、2本のコアしか示していないが、実際には3本のコアが存在する。図2において、太実線は各コアの導体層、破線はシールド層を示している。また、太実線と破線を並列して示している箇所があるが、この箇所は、実際には導体層の外側に絶縁層を介してシールド層が同軸状に配されている。これらの点は、後述する図3以降の各図に示す接続部でも同様とする。
Example 1
A structure for drawing branch power as a power source for peripheral devices from the intermediate connection portion of the superconducting cable will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the connecting portion. In this figure, only two cores are shown for convenience of explanation, but there are actually three cores. In FIG. 2, the thick solid line indicates the conductor layer of each core, and the broken line indicates the shield layer. In addition, there is a part where a thick solid line and a broken line are shown in parallel, but in this part, the shield layer is actually coaxially arranged outside the conductor layer via an insulating layer. The same applies to the connecting portions shown in each figure after FIG. 3 to be described later.
この引き出し構造は、一対の超電導ケーブルの端部を突き合わせ、各ケーブルを構成する3本のコア110の各々を突き合わせて接続した接続部200に設けられている。
This lead-out structure is provided in a connecting
この接続部200を構成するには、各コア110の端部同士を突き合わせた状態に配置し、導体層20、絶縁層、シールド層40の端部が各々露出するように段剥ぎしておく。まず、突き合わされた各コア110の導体層20同士を接続して導体接続部を形成する。この導体接続部の外側に絶縁紙を巻き付けるなどして絶縁被覆部31を形成する。
In order to configure the connecting
また、シールド層40の端部には、各相のコアのシールド層40同士が短絡部41で短絡されている。つまり、この短絡部41により、絶縁被覆部31を挟んで右側と左側の各々で各相のシールド層40同士が接続された閉回路が形成される。この短絡部41は、可とう性に優れる編組材を用いて各相のシールド層40の接続を行うことが好ましい。
Further, the shield layers 40 of the cores of the respective phases are short-circuited at the end portions of the
これら各コア110の端部、絶縁被覆部31、短絡部41は冷媒槽210に収納されている。冷媒槽210内には、液体窒素などの冷媒が流通され、接続部に用いられている超電導線材を極低温に冷却する。さらに、冷媒槽210の外側は真空槽220で断熱されている。
The end portions of each of the
このような接続部200において、絶縁被覆部31とシールド層40の端部との間には絶縁層が露出してシールド層40に覆われていない箇所が存在する。これらの箇所を分離箇所として、分離箇所の外周に誘導結合手段60を設ける。
In such a
誘導結合手段60には、リング状のフェライトコアの外周に導線を螺旋状に巻き付けたコイル体を用いた。このコイル体を分離箇所の外周に配置する。図ではリング状のコイル体を外周側から径方向に沿って見た状態で示している。本例では、冷媒中に誘導結合手段が浸漬された状態に配置されている。そして、分離箇所の導体層20を流れる電流による磁界を利用して導線に誘導電流を生じせしめ、その誘導電流を図示しないリード線を介して引き出す。リード線は冷媒槽210、真空槽220を通って接続部の外部に引き出されるが、冷媒槽210、真空槽220の各通過箇所はハーメチックシールによりシールしている。
As the inductive coupling means 60, a coil body in which a conducting wire is spirally wound around the outer periphery of a ring-shaped ferrite core was used. This coil body is arranged on the outer periphery of the separation part. In the figure, the ring-shaped coil body is shown as viewed from the outer peripheral side along the radial direction. In this example, the inductive coupling means is disposed in the refrigerant. Then, an induced current is generated in the conducting wire using a magnetic field generated by the current flowing through the
そして、リード線の端部を超電導ケーブルの運転に必要な監視装置や補助冷凍機、補助ポンプなどの周辺機器に接続し、分岐した電力を利用してこれら周辺機器の駆動を行う。 Then, the ends of the lead wires are connected to peripheral devices such as a monitoring device, an auxiliary refrigerator, and an auxiliary pump necessary for the operation of the superconducting cable, and these peripheral devices are driven using the branched power.
なお、他の分離箇所としては、シールド層40の短絡部41自体も利用できる。この短絡部41はシールド層40が超電導線材の導体層20から分離されて非同軸状に配されているため、両層20,40を流れる電流による磁界が相殺しあうことがなく、誘導結合手段60による電力の引き出しが可能である。
Note that the short-
その他、絶縁被覆部31の両側に形成される一対の短絡部41同士を接続し、その接続部材(図示せず)を分離箇所として誘導結合手段を設けてもよい。その場合でも同様に分岐電力を引き出すことができる。
In addition, a pair of short-
(実施例2)
次に、他相のシールド層同士を接続した短絡部を有さず、同相のシールド層同士を導体層と並列に接続した中間接続部における分岐電力の引き出し構造を図3に基づいて説明する。
(Example 2)
Next, a branch power drawing structure in an intermediate connection portion in which the shield layers of the other phases are not connected and the shield layers of the same phase are connected in parallel with the conductor layers will be described with reference to FIG.
この接続部でも、超電導ケーブルの構成、導体接続部、絶縁被覆部31を形成し、これら各コア110の接続箇所を一括して冷媒槽210および真空槽220で覆っている点は実施例1と同様である。
Also in this connection portion, the configuration of the superconducting cable, the conductor connection portion, and the
実施例1と本例との相違点は、3相のコア110におけるシールド層40同士を短絡するのではなく、突き合わせて接続した同相のコア110におけるシールド層40同士を接続したシールド連結部42を形成し、この連結部42に誘導結合手段60を設けたことにある。なお、誘導結合手段60の構成は実施例1と同様であり、その結合手段60が冷媒に浸漬されている点も実施例1と同様である。
The difference between the first embodiment and this example is not to short-circuit the shield layers 40 in the three-
本例の場合も、連結部42は導体層20と同軸状にシールド層40が配されていないため、連結部42を流れる電流の磁界から誘導により電力を分岐して取り出すことができる。
Also in this example, since the connecting
(実施例3)
次に、各コアごとに分岐した冷媒槽と、これら冷媒槽の分岐箇所を一括して覆う真空槽とを有する接続部からの分岐電力の引き出し構造を図4に基づいて説明する。
(Example 3)
Next, a structure for drawing branch power from a connecting portion having a refrigerant tank branched for each core and a vacuum tank that collectively covers the branched portions of these refrigerant tanks will be described with reference to FIG.
実施例1や実施例2では、超電導ケーブルの接続部が各コア110ごとに分岐して形成されていたが、本例では、冷媒槽210自体も各コア110ごとに分岐している点で相違している。すなわち、各コア110の端部には導体接続部と絶縁被覆部31が形成され、かつシールド層40は各相間で短絡部41により短絡されている。また、短絡部41と絶縁被覆部31との間には、導体層20とシールド層40とが非同軸状に配された分離箇所が形成されている。
In the first and second embodiments, the connecting portion of the superconducting cable is formed to be branched for each core 110. However, in this example, the difference is that the
一方、冷媒槽210は、各コアごとに分岐されて冷媒分岐部211が形成され、各冷媒分岐部211に前記絶縁被覆部31および分離箇所が収納されている。また、この冷媒分岐部211は、そのほぼ中間で左右に2分割可能な構成になっている。
On the other hand, the
そして、真空槽220は分岐されておらず、冷媒槽の冷媒分岐部211を一括して収納する円筒状の容器が利用されている。
The
このような接続部において、誘導結合手段60を前記分離箇所の外周に設ける。誘導結合手段60の構成は実施例1と同様である。この誘導結合手段60は、冷媒分岐部211の内部における分離箇所に設けても良いし、冷媒分岐部211の外側で真空槽220の内側に設けてもよい。後者の場合、誘導結合手段60のリード線は冷媒槽210を貫通する必要はなく、真空槽220を貫通するだけで良い。このような分岐電力の引き出し構造でも、接続部から分岐電力を取り出すことができる。
In such a connection portion, the inductive coupling means 60 is provided on the outer periphery of the separation portion. The configuration of the inductive coupling means 60 is the same as that of the first embodiment. The inductive coupling means 60 may be provided at a separation location inside the
(実施例4)
次に、冷媒槽だけでなく、真空槽も各コアごとに分岐した接続部からの分岐電力の引き出し構造を図5に基づいて説明する。
Example 4
Next, a description will be given of a structure for drawing branch power from a connecting portion that branches not only in the refrigerant tank but also in the vacuum tank for each core with reference to FIG.
実施例3では、冷媒槽210に冷媒分岐部211を形成し、真空槽220は分岐部のないものを用いたが、本例では、真空槽220も各コア110ごとに分岐した構成としている。つまり、冷媒槽の冷媒分岐部211を個別に覆うように分岐された真空分岐部221を真空槽220に形成している。この真空分岐部221は、そのほぼ中間で左右に2分割可能な構成になっている。そして、真空槽220も各コア110ごとに分岐されている点を除いて、接続部の構成は実施例3と同様で、各冷媒分岐部211内に分離箇所が配置されている。
In the third embodiment, the
この場合、冷媒分岐部211内や、冷媒分岐部211の外側で真空分岐部221の内側はもちろん、真空分岐部221の外側に誘導結合手段60を設けることが考えられる。そして、実施例1〜3と同様に接続部から分岐して電力を取り出すことができる。
In this case, it is conceivable that the inductive coupling means 60 is provided outside the
(実施例5)
さらに、単心超電導ケーブルの中間接続部からの分岐電力の引き出し構造を図6に基づいて説明する。単心超電導ケーブルは、上記3心超電導ケーブルにおけるコアが1心となった構成である。
(Example 5)
Further, a structure for drawing branch power from the intermediate connection portion of the single-core superconducting cable will be described with reference to FIG. The single-core superconducting cable has a configuration in which the core of the three-core superconducting cable is a single core.
このような単心超電導ケーブル300が3心並列され、各超電導ケーブル300には、個別接続部250が形成されている。図では説明の便宜上2心しか示していないが、実際には3心存在する。これら個別接続部250は、超電導ケーブル300の導体接続部を形成し、その上に絶縁被覆部31を設けて構成されている。また、各個別接続部250は冷媒槽210に収納されて冷媒に浸漬され、さらに冷媒槽210の外側を真空槽220で覆って断熱されている。
Three such single-
ここで、隣接する個別接続部250同士の間で、各超電導ケーブルのシールド層40を互いに短絡させる短絡部41を形成する。本例では、絶縁被覆部31を挟んで右側と左側の各々で各個別接続部250のシールド層40同士が接続された閉回路を形成している。短絡部41は隣接する冷媒槽210同士および隣接する真空槽220同士を連結する冷媒連結部212および真空連結部222で覆われ、冷媒内に浸漬されている。
Here, a short-
この短絡部41を分離箇所として誘導結合手段60を設ける。より具体的には、短絡部41における冷媒槽210の内側、短絡部41における冷媒連結部212の外側で真空連結部222の内側、短絡部41における真空連結部222の外側、冷媒連結部212以外の冷媒槽210内であって絶縁被覆部31と短絡部41との間、真空連結部222以外の真空槽220の外側であって絶縁被覆部31と短絡部41との間などに誘導結合手段60を設ければよい。この実施例でも単心超電導ケーブル300の接続部から分岐して電力を取り出すことができる。
The inductive coupling means 60 is provided with the short-
なお、図6では分離箇所として利用できる複数箇所に誘導結合手段を示しているが、これらのいずれかを選択して誘導結合手段を設けてもよい。 In FIG. 6, inductive coupling means are shown at a plurality of locations that can be used as separation locations, but any of these may be selected to provide inductive coupling means.
本発明分岐電力の引き出し構造は、超電導ケーブル線路において利用することができ、超電導ケーブルを運転するための周辺機器の駆動に分岐して取り出された電力を利用することができる。 The drawing structure for branching power of the present invention can be used in a superconducting cable line, and can use power extracted by branching to driving peripheral devices for operating the superconducting cable.
100 超電導ケーブル
110 コア
10 フォーマ 20 超電導導体層 30 絶縁層 40 シールド層 50 保護層
31 絶縁被覆部 41 短絡部 42 シールド連結部 60 誘導結合手段
120 断熱管
121 コルゲート内管 122 コルゲート外管 123 防食層
200 接続部 210 冷媒槽 211 冷媒分岐部 212 冷媒連結部
220 真空槽 221 真空分岐部 222 真空連結部
250 個別接続部
300 単心超電導ケーブル
100 superconducting cable
110 core
10 Former 20
31
120 heat insulation pipe
121
200
220
250 Individual connection
300 single-core superconducting cable
Claims (7)
前記接続部において前記超電導導体層とシールド層とが同軸状となっておらず、超電導導体層の電流による磁界とシールド層の電流による磁界とが相殺されない分離箇所と、
この分離箇所を冷媒に浸漬する冷媒槽と、
冷媒槽を覆う真空槽と、
冷媒槽の外側で真空槽の内側に設けられ、冷媒槽中の分離箇所の超電導導体層またはシールド層を流れる電流による磁界を利用して誘導電流を生じさせる誘導結合手段と、
前記誘導結合手段から前記誘導電流を真空槽の外側に引き出すリード線と、
を有することを特徴とする分岐電力の引き出し構造。 A branch power extraction structure for extracting power from a connection portion of a superconducting cable having a superconducting conductor layer and a shield layer,
In the connecting portion, the superconducting conductor layer and the shield layer are not coaxial, and the separation portion where the magnetic field due to the current in the superconducting conductor layer and the magnetic field due to the current in the shield layer are not offset , and
A refrigerant tank that immerses this separation in a refrigerant;
A vacuum tank covering the refrigerant tank;
An inductive coupling means that is provided inside the vacuum tank outside the refrigerant tank and generates an induced current using a magnetic field generated by a current flowing through a superconducting conductor layer or a shield layer at a separation point in the refrigerant tank ;
A lead wire for pulling out the induced current from the inductive coupling means to the outside of the vacuum chamber;
A branching power drawing structure characterized by comprising:
前記接続部において前記超電導導体層とシールド層とが同軸状となっておらず、超電導導体層の電流による磁界とシールド層の電流による磁界とが相殺されない分離箇所と、
この分離箇所を冷媒に浸漬する冷媒槽と、
冷媒槽を覆う真空槽と、
真空槽の外側に設けられ、冷媒槽中の分離箇所の超電導導体層またはシールド層を流れる電流による磁界を利用して誘導電流を生じさせる誘導結合手段と、
を有し、
前記誘導結合手段から誘導電流を引き出すことを特徴とする分岐電力の引き出し構造。 A branch power extraction structure for extracting power from a connection portion of a superconducting cable having a superconducting conductor layer and a shield layer,
In the connecting portion, the superconducting conductor layer and the shield layer are not coaxial, and the separation portion where the magnetic field due to the current in the superconducting conductor layer and the magnetic field due to the current in the shield layer are not offset , and
A refrigerant tank that immerses this separation in a refrigerant;
A vacuum tank covering the refrigerant tank;
An inductive coupling means that is provided outside the vacuum chamber and generates an induced current using a magnetic field generated by a current flowing through the superconducting conductor layer or the shield layer at the separation point in the refrigerant bath ;
Have
A branching power drawing structure in which an induced current is drawn from the inductive coupling means .
前記冷媒槽は各コアごとに分岐して分離箇所を収納する冷媒分岐部を有し、
前記真空槽は、全冷媒分岐部を一括して覆うように構成されており、
前記誘導結合手段は、冷媒分岐部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の分岐電力の引き出し構造。 A plurality of cores constituting the superconducting cable are accommodated in the connection part,
The refrigerant tank has a refrigerant branching portion that branches into each core and stores a separation part,
The vacuum chamber is configured to collectively cover all the refrigerant branch parts,
The branching power drawing structure according to claim 1, wherein the inductive coupling means is provided in a refrigerant branching portion.
前記冷媒槽は各コアごとに分岐して分離箇所を収納する冷媒分岐部を有し、
前記真空槽は冷媒分岐部ごとに冷媒槽を覆う真空分岐部を有し、
前記誘導結合手段は、冷媒分岐部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の分岐電力の引き出し構造。 A plurality of cores constituting the superconducting cable are accommodated in the connection part,
The refrigerant tank has a refrigerant branching portion that branches into each core and stores a separation part,
The vacuum chamber has a vacuum branch portion covering the refrigerant tank for each refrigerant branch portion,
The branching power drawing structure according to claim 1 , wherein the inductive coupling means is provided in a refrigerant branching portion.
前記冷媒槽は各コアごとに分岐して分離箇所を収納する冷媒分岐部を有し、 The refrigerant tank has a refrigerant branching portion that branches into each core and stores a separation part,
前記真空槽は冷媒分岐部ごとに冷媒槽を覆う真空分岐部を有し、 The vacuum chamber has a vacuum branch portion covering the refrigerant tank for each refrigerant branch portion,
前記誘導結合手段は、真空分岐部に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の分岐電力の引き出し構造。 The branch power drawing structure according to claim 2, wherein the inductive coupling means is provided in a vacuum branch section.
複数の単心超電導ケーブルの各々に形成された個別接続部と、
隣接する個別接続部同士の間で、各超電導ケーブルのシールド層を互いに短絡させる短絡部とを有し、
前記誘導結合手段は、この短絡部を分離箇所として設けられたことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の分岐電力の引き出し構造。 The connecting portion is
An individual connection formed in each of a plurality of single-core superconducting cables;
Between adjacent individual connection parts, and having a short circuit part that short-circuits the shield layers of each superconducting cable,
The branching power drawing structure according to claim 1 , wherein the inductive coupling means is provided with the short-circuit portion as a separation portion.
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